【बुनियादी ज्ञान 30】इलेक्ट्रोकेमिकल क्षय (पुरस्कार वाला प्रश्नोत्तरी)
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कृपया इलेक्ट्रोकेमिकल क्षय की अवधारणा की व्याख्या करें जब दो अलग-अलग धातुओं को चालक विलयन में डुबोया जाता है, तो इन दोनों धातुओं के बीच आमतौर पर विभवांतर होता है। यदि ये धातुएँ आपस में संपर्क में आ जाती हैं (या तारों के माध्यम से जुड़ जाती हैं), तो यह विभवांतर धातुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह का कारण बनता है। जिन धातुओं में जंग प्रतिरोधक क्षमता कम होती है, वे एनोड बन जाती हैं; इससे जंग बढ़ जाती है। जबकि, जिन धातुओं में जंग प्रतिरोधक क्षमता अधिक होती है, वे कैथोड बन जाती ह इस प्रकार के क्षय को “विद्युत-जोड़ी क्षय” कहा जाता है।
चूँकि अपघटन विभव अलग-अलग होते हैं, इस कारण एक ही माध्यम में विभिन्न प्रकार की धातुओं के संपर्क बिंदुओं पर स्थानीय स्तर पर अपघटन होता है; इसे ही इलेक्ट्रोकेमिकल क्षय कहा जाता है। ये दोनों धातुएँ एक विद्युत-ऊर्जा उत्पन्न करने वाली प्रणाली बनाती हैं; इससे कम विभव वाली धातु (एनोड) का घुलने की गति बढ़ जाती है, जबकि अधिक विभव वाली धातु (कैथोड) का घुलने की गति कम हो जाती है।
दो अलग-अलग धातुएँ यदि घोल में आपस में सीधे संपर्क में आ जाती हैं, तो उनके इलेक्ट्रोड विभवों में अंतर होने के कारण एक “क्षय बैटरी” बन जाती है। इसके परिणामस्वरूप, जिस धातु का इलेक्ट्रोड विभव कम होता है, वह घुलकर क्षय हो जाती है। इस प्रकार के क्षय को “इलेक्ट्रोकपल क्षय”, “संपर्क क्षय” या “द्विधातु क्षय” कहा जाता है। जब इंजीनियरिंग में दो धातु सामग्रियों के आपस में संपर्क होना आवश्यक होता है, तो वास्तविक मापनों के आधार पर ऐसी धातु सामग्रियों का चयन किया जा सकता है, जो एक-दूसरे के निकट हों; इससे उनके विभव में अंतर कम हो जाता है, और इलेक्ट्रोकेमिकल क्षय भी कम हो जाता है। क्षय होने की परिस्थितियाँ: 1) विलयन में दो अलग-अलग धातुएँ आपस में सीधे संपर्क में होती हैं। ； (घोल संबंधी कारक) 2) दो अलग-अलग धातुओं में इलेक्ट्रोड विभव में अंतर होता है। ； (विभव संबंधी कारक) 3) दो अलग-अलग धातुओं के बीच की स्थानिक व्यवस्था (ज्यामितीय कारक)। यदि कोई एक कारक अनुपस्थित रहे, तो विद्युत-जोड़ी संबंधी क्षय
चूँकि अपघटन विभव अलग-अलग होते हैं, इस कारण एक ही माध्यम में विभिन्न प्रकार की धातुओं के संपर्क बिंदुओं पर स्थानीय स्तर पर अपघटन होता है।
इलेक्ट्रोकेमिकल क्षय को “विभिन्न धातुओं का क्षय” या “संपर्क क्षय” भी कहा जाता है। यह तब होता है, जब दो ऐसी धातुएँ, जिनके विद्युत-रासायनिक गुण अलग-अलग होते हैं, आसपास के माध्यम के साथ एक परिपथ बनाती हैं। ऐसी स्थिति में, जिस धातु का विद्युत-विभव अधिक होता है, उसका क्षय धीमा हो जाता है; जबकि जिस धातु का विद्युत-विभव कम होता है, उसका क्षय तेज हो जाता है। इस घटना का कारण, इन दोनों सामग्रियों के बीच मौजूद विभवांतर है; जिसके कारण एक “मैक्रो-क्षय विद्युत-बैटरी” बन जाती है।
दो अलग-अलग धातुएँ, जब घोल में आपस में संपर्क में आती हैं, तो उनके इलेक्ट्रोड विभवों में अंतर होने के कारण एक “विद्युत-युग्म अपघटन” उत्पन्न होता है। इसके परिणामस्वरूप, जिस धातु का इलेक्ट्रोड विभव अधिक ऋणात्मक होता है, वह घुलकर अपघटित हो जाती है। इस प्रकार के अपघटन को “विद्युत-युग्म
चूँकि अपघटन विभव अलग-अलग होते हैं, इस कारण एक ही माध्यम में विभिन्न प्रकार की धातुओं के संपर्क बिंदुओं पर स्थानीय स्तर पर अपघटन होता है; इसे ही इलेक्ट्रोकेमिकल क्षय कहा जाता है
विद्युत-जोड़ी क्षय की अवधारणा। जब दो अलग-अलग धातुओं को चालक विलयन में डुबोया जाता है, तो इन दोनों धातुओं के बीच आमतौर पर विभवांतर होता है। यदि ये धातुएँ आपस में संपर्क में आ जाती हैं (या तारों के माध्यम से जुड़ जाती हैं), तो यह विभवांतर धातुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह का कारण बनता है। जिन धातुओं में जंग प्रतिरोधक क्षमता कम होती है, वे एनोड बन जाती हैं; इससे जंग बढ़ जाती है। जबकि, जिन धातुओं में जंग प्रतिरोधक क्षमता अधिक होती है, वे कैथोड बन जाती ह इस प्रकार के क्षय को “इलेक्ट्रोकेमिकल क्षय” कहा जाता है।
इलेक्ट्रोकेमिकल क्षय को “विभिन्न धातुओं का क्षय” या “संपर्क क्षय” भी कहा जाता है। यह तब होता है, जब दो ऐसी धातुएँ, जिनके विद्युत-रासायनिक गुण अलग-अलग होते हैं, आसपास के माध्यम के साथ एक परिपथ बनाती हैं। ऐसी स्थिति में, जिस धातु का विद्युत-विभव अधिक होता है, उसका क्षय धीमा हो जाता है; जबकि जिस धातु का विद्युत-विभव कम होता है, उसका क्षय तेज हो जाता है। इस घटना का कारण, इन दोनों सामग्रियों के बीच मौजूद विभवांतर है; जिसके कारण एक “मैक्रो-क्षय विद्युत-बैटरी” बन जाती है। इलेक्ट्रोकेमिकल क्षय, एक सामान्य प्रकार का क्षय है; यह स्ट्रेस क्षय, पॉइंट क्षय, गैप क्षय, हाइड्रोजन क्षय आदि जैसी क्षय प्रक्रियाओं को उत्पन्न करने या तेज करने में सहायक होता है। विद्युत-जोड़ी क्षय होने हेतु निम्नलिखित तीन मूलभूत शर्तें आवश्यक हैं: पहली, ऐसी सामग्रियाँ होनी चाहिए जिनका क्षय-विभव अलग-अलग हो; विद्युत-जोड़ी क्षय का कारण, क्षयग्रस्त धातु एवं उसके विद्युत-संयोजन में शामिल उच्च क्षय-विभव वाली धातु/गैर-धातु के बीच उत्पन्न विभव-ांतर ही है। ； दूसरे, आयन-चालित संचार मार्ग भी मौजूद होते हैं; इलेक्ट्रोलाइट को लगातार संपर्क में आने वाली धातुओं के बीच मौजूद रहना आवश्यक है, ताकि वह विद्युत-युग्म अपघटन बैटरी में आयन-चालित संचार मार्ग का कार्य कर सके। ； तीसरा, इलेक्ट्रॉनिक संचालन मार्ग भी मौजूद होते हैं; अर्थात्, क्षयग्रस्त धातु, उच्च विभव वाली धातु या अधातु के साथ या तो सीधे संपर्क में होती है, या अन्य इलेक्ट्रॉनिक चालकों के माध्यम से विद्युत संबंध स्थापित करती है। ऐसे ही इलेक्ट्रॉनिक संचालन मार्ग ही क्षय बैटरी का निर्माण करते हैं।
इलेक्ट्रोकेमिकल क्षय, वह प्रक्रिया है जिसमें विलयन में मौजूद दो अलग-अलग धातुएँ आपस में सीधे संपर्क में आ जाती हैं। चूँकि इन धातुओं के इलेक्ट्रोड विभव अलग-अलग होते हैं, इसलिए एक क्षय बैटरी बन जाती है; जिसके परिणामस्वरूप कम इलेक्ट्रोड विभव वाली धातु घुलनशी एक ही धातु में, सतह पर मौजूद अशुद्धियों, ऑक्सीकरण परतों एवं माध्यमों में अंतर के कारण विभवांतर उत्पन्न होता है, जिससे भी इलेक्ट्रोकेमिकल क्षय हो सकता है।
जब दो धातुओं को क्षारक घोल में डुबोया जाता है, तो चूँकि इन दोनों धातुओं के बीच विभवांतर होता है, इसलिए यदि ये आपस में संपर्क में आ जाती हैं, तो यह एक “अपघटन विद्युत जोड़ी” बन जाती है।
दो अलग-अलग धातुएँ यदि घोल में आपस में सीधे संपर्क में आ जाती हैं, तो उनके इलेक्ट्रोड विभवों में अंतर होने के कारण एक “क्षय बैटरी” बन जाती है। इसके परिणामस्वरूप, जिस धातु का इलेक्ट्रोड विभव कम होता है, वह घुलकर क्षय हो जाती है। इस प्रकार के क्षय को “इलेक्ट्रोकपल क्षय”, “संपर्क क्षय” या “द्विधातु क्षय” कहा जाता है। जब इंजीनियरिंग में दो धातु सामग्रियों के आपस में संपर्क होना आवश्यक होता है, तो वास्तविक मापनों के आधार पर ऐसी धातु सामग्रियों का चयन किया जा सकता है, जो एक-दूसरे के निकट हों; इससे उनके विभव में अंतर कम हो जाता है, और इलेक्ट्रोकेमिकल क्षय भी कम हो जाता है। क्षय होने की परिस्थितियाँ: 1) विलयन में दो अलग-अलग धातुएँ आपस में सीधे संपर्क में होती हैं। ； (घोल संबंधी कारक) 2) दो अलग-अलग धातुओं में इलेक्ट्रोड विभव में अंतर होता है। ； (विभव संबंधी कारक) 3) दो अलग-अलग धातुओं के बीच की स्थानिक व्यवस्था (ज्यामितीय कारक)।
गैल्वेनो बैटरी से उत्पन्न होने वाले विद्युत प्रवाह से संबंधित क्षय को “गैल्वेनो क्षय” कहा जाता है। गैल्वेनो बैटरी, एक ही इलेक्ट्रोलाइट में मौजूद दो अलग-अलग चालकों से भी बन सकती है; या फिर दो अलग-अलग इलेक्ट्रोलाइटों में मौजूद दो समान चालकों से भी बन सकती है।
इलेक्ट्रोकपल क्षय एवं इलेक्ट्रोकेमिकल क्षय में क्या अंतर है?
यदि दोनों धातुएँ क्षरण-रोधी सामग्रियों की श्रेणी में आती हैं, तो क्या इसका मतलब यह है कि उनमें से कोई भी इलेक्ट्रॉन खोता नहीं है, इलेक्ट्रॉनों का कोई मार्ग नहीं बनता, और इलेक्ट्रोकेमिकल क्षरण भी नहीं होता?